На основании систематизации и анализа вулканологических, петрологических и экспериментальных данных установлено, что разнообразие извержений, наблюдаемых на Камчатке, обусловлено двумя принципиально разными эруптивными моделями: газогидродинамической – для жидких базальт-андезибазальтовых магм и вязкоупругодинамической – для малоподвижных андезитовых-дацитовых магм.

Для исследования процессов, происходящих при стромболианских извержениях, создан комплекс аппаратуры моделирования базальтовых извержений (КАМБИ), его высота 18 м. При конструировании комплекса были учтены соотношения геометрических размеров реальной питающей системы вулкана: отношение диаметра канала к его высоте ~ 1 : 1000. Впервые при физическом моделировании были созданы условия поступления движущейся модельной газонасыщенной жидкости в канал, что позволило изучать процессы нуклеации пузырьков, их увеличение, коалесценцию, образование и преобразование газовых структур, кинетические особенности эволюции газовой фазы. В ходе экспериментов выявлен и описан новый, ранее неизвестный режим течения двухфазных смесей в вертикальной колонне – кластерный, характеризующийся закономерным чередованием плотных скоплений газовых пузырьков (кластеров), разделенных между собой жидкостью, не содержащей свободной газовой фазы. Показано, что жидкостный, пузырьковый, кластерный и снарядный типы режимов закономерно переходят один в другой и представляют собой полиморфные модификации газонасыщенных жидкостей, движущихся в вертикальных каналах. Полученные данные позволили предложить новую модель газогидродинамического движения магматического расплава в подводящем канале: в зависимости от типа газогидродинамического режима в жерле, в кратере будут проявляться различные типы эксплозивной активности вплоть до реальных взрывов.

Проведены специальные вулканолого-геофизические исследования, позволившие выявить периодичность в динамике фонтанирования раскаленных бомб на базальтовых вулканах. Создан крупногабаритный газогидродинамический аппаратурный комплекс моделирования базальтовых извержений. Проведенные на его основе эксперименты позволили предложить новую модель движения магматического расплава в подводящем канале базальтового вулкана. Самоорганизация одноразмерных газовых пузырьков, движущихся в расплаве по вертикальному каналу, при определенных расходах газа приводит к формированию открытых пузырьковых кластеров (кластерный режим), реализующихся в кратере в виде периодического фонтанирования раскаленных бомб.

В ходе исследований извержений Ключевского вулкана установлен новый тип эксплозивной активности – пульсирующее фонтанирование раскаленных бомб. Оно выражается в резких импульсах усиления интенсивности выброса бомб, ритмично следующих друг за другом с интервалом первые секунды на фоне более слабого фонтанирования. Анализ литературных и видео материалов показал, что этот тип извержения проявляется на вулканах Толбачинский, Килауэа, Этна, для которых характерны жидкие базальтовые и андезибазальтовые магмы. Для изучения природы пульсирующего фонтанирования был модернизирован созданный автором Комплекс Аппаратуры Моделирования Базальтовых Извержений. В процессе лабораторных экспериментов в прозрачной колонне (h = 16.6 м, Ø = 50 мм) установлен новый газогидродинамический режим пенных пузырьковых кластеров. Анализ природного вулканического и лабораторного процессов позволяет полагать, что пульсирующее фонтанирование раскаленных бомб определяется возникновением режима пенных пузырьковых кластеров в газожидкостном магматическом потоке, поднимающемся по подводящему каналу вулкана.